Mess- und Prüftechnik

Aktuelles / Entwicklungen - Mess- und Prüftechnik

04.09.2017
Neues berührungsloses Kolbenring-Messverfahren

Für die automatisierte optische Messung zur Bestimmung der Rauheit und Mikrostruktur von Kolbenringlaufflächen haben Federal-Mogul Powertrain und die NanoFocus AG ein neues Verfahren entwickelt.

Bei der Gemeinschaftsentwicklung für die Produktionskontrolle und Qualitätssicherung in der Kolbenringfertigung bei Federal-Mogul Powertrain in Burscheid handelt es sich um die spezifische Kombination eines optischen Messsystems von NanoFocus mit einer Software und Kolbenring-Produktdatenbank von Federal-Mogul. Kolbenringe tragen entscheidend zur Funktion und dem Emissionsverhalten von Motoren in Fahrzeugen bei. So ermöglichen die Kolbenringlösungen mit optimierten Reibungs-, Verschleiß- und Dauerhaltbarkeitseigenschaften eine Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und CO2 -Emissionen sowie eine längere Motorlebensdauer. Als mechanisch stark beanspruchte Komponenten im Tribologie-System von Kolben, Kolbenring und Zylinder wird ihr Reibungs- und Verschleißverhalten durch funktionale Oberflächenstrukturierungen definiert. Eine abtastende Rauheitsmessung auf den DuroGlide® -beschichteten LKZ® -Ölabstreifringen mit ihren konisch-zylindrischen Laufstegen und auf Stahllamellen gestaltet sich relativ aufwändig. Zudem kann ein Bedienereinfluss bei der Auswahl der richtigen Messstellen nicht ausgeschlossen werden. Eine gegenüber taktilen Verfahren bessere und effizientere Messtechnik-Lösung war gefragt. Das optisch-konfokale µsurf custom-Messsystem der NanoFocus AG wurde hardware- wie softwareseitig speziell für die Analyse von Kolbenringlaufflächen angepasst und bietet die Möglichkeit zur fertigungsnahen Messung großer Stückzahlen. Dies wird zum einen durch ein benutzerfreundliches und effizientes Probenhandling realisiert, da Kolbenringe schnell eingelegt und für die Messung präzise positioniert werden können. Zudem sind der Messvorgang und die Messdatenauswertung voll automatisiert. Die Messstelle auf der Kolbenringlauffläche wird vom Messsystem halbautomatisch angefahren und anhand eines definierten Messflecks (0,8 x 0,8 mm2 ) gemessen. Anschließend erfolgt die automatische Analyse und Auswertung mittels einer speziellen Software von Federal-Mogul Powertrain, die auf die - in der hauseigenen Kolbenring-Produktdatenbank hinterlegten - Informationen zu den Rauheitskenngrößen Rk (Kernrautiefe) und Rpk (reduzierte Spitzenhöhe) zurückgreift.

Federal-Mogul Powertrain, NanoFocus AG, Kolbenring-Messverfahren.
25.08.2017
Für großvolumige Prüfteile

Mit dem neuen Massendurchflussprüfgerät CETATEST 615 von CETA lassen sich auch kleinste Leckagen von deutlich < 0,5 Nml/min in großvolumigen Prüfteilen vollautomatisch detektieren.

Das Messverfahren basiert auf der thermischen Massendurchflussmessung, als Prüfmedium wird Druckluft genutzt.  Das System eignet sich z.B., um die Dichtheit großvolumiger Bauteile, die im Bereich der Elektromobilität eingesetzt werden, sicherzustellen. Für die Dichtheitsprüfung wird ein extern angeschlossenes Reservoirvolumen, das Nachströmvolumen, befüllt und dient als Druckreservoir. Durch das Umfluten der Prüfluft aus dem vorher befüllten Reservoirvolumen können Undichtigkeiten ohne die störenden Einflüsse eines Regelvorganges bestimmt werden. Der Massendurchfluss wird mit einem thermischen Massendurchflusssensor gemessen. Der gemessene Massendurchflusswert wird in einer Normeinheit dargestellt, wobei der Anwender die jeweiligen Bezugsbedingungen festlegen kann. Temperatureinflüsse werden automatisch kompensiert. Die Einstellung unterschiedlicher Reservoirfülldrücke erfolgt durch einen elektronischen Druckregler. Das System wird über ein echtzeitfähiges Mikrocontrollersystem mit 16-Bit μC/40 MHz vollautomatisch gesteuert, Messwerterfassung und -auswertung eingeschlossen. Der Fülldruck des Reservoirs wird auf Basis des Verhältnisses Reservoir- zu Prüfvolumen automatisch berechnet.

MOTEK 2017, zeitgleich zur Bondexpo: Halle 3, Stand 3320

CETA Testsysteme GmbH, CETATEST 615.
22.06.2017
Weiterentwickeltes 3D-Profilometer

Das 3D-Profilometer von KEYENCE verfügt jetzt über eine automatische Inspektionsfunktion, die eine einfache und benutzerunabhängige Prüfung von 3D-Formen in Sekunden erlaubt. Zudem können Profilschnitte und Oberflächen mit CAD-Daten verglichen werden. So können nun schnell, einfach und präzise Unterschiede visualisiert werden.

Zudem können Profilschnitte und Oberflächen mit CAD-Daten verglichen werden. So können nun schnell, einfach und präzise Unterschiede visualisiert werden. Die Oberflächenformen werden komplett in 3D erfasst und schwanken dabei nicht in Abhängigkeit vom Benutzer. Bei baugleichen Proben werden die Abweichungen geprüft und visualisiert. Darüber hinaus können mithilfe der Batch-Analyse identische Messungen, wie Profil, Querschnitt, Volumen, Fläche, Ebenheit und Rauheit, an mehreren baugleichen Prüflingen gebündelt durchgeführt werden. So spart man sich die zeitintensive Einzelprüfung von Proben bei gleicher Messaufgabe. Im Anschluss lassen sich die erfassten 3D-Daten in ein CAD-Programm importieren. Die weiterführenden Funktionen des 3D-Profilometers können in einem großflächigen Bereich von bis zu 200mm x 100mm eingesetzt werden. Auf diese Art und Weise lassen sich auch große Bauteile unter Zuhilfenahme von Toleranzgrenzen auf OK/n.i.O. bewerten.

KEYENCE Deutschland GmbH, 3D-Profilometer.
12.05.2017

Mit dem LDS3000 AQ stellt Inficon ein neues Dichtheitsprüfgerät für den Einsatz in einer einfachen Akkumulationskammer vor. Das Gerät kann für die Prüfung in der Akkumulationskammer erstmals auch das kostengünstige Formiergas als Prüfgas nutzen. Dennoch hat das Gerät im praktischen Einsatz eine niedrige Nachweisgrenze und kann Lecks bis in den Bereich von 10-5  mbar∙l/s detektieren. Damit ist dieses System ebenso zuverlässig, wie es früher nur die aufwändige Helium-Vakuumprüfung sein konnte – zu ähnlichen Kosten wie eine Luftprüfung.

Mit dem LDS3000 AQ schließt man die Nachweislücke zwischen der Luft- bzw. Druckabfallprüfung einerseits und der Helium-Vakuumprüfung andererseits. Gegenüber der Luftprüfung hat die Akkumulations-Methode neben ihrer höheren Genauigkeit einen weiteren Vorteil: Während die Ergebnisse der Luftprüfung durch Schwankungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit sehr leicht verfälscht werden können, erbringt die Prüfung in der Akkumulationskammer stets zuverlässige Ergebnisse mit sehr hoher Wiederholgenauigkeit. Das System lässt sich wahlweise mit Formiergas oder mit Helium betreiben. Es ist mit modernen Feldbus-Schnittstellen ausgestattet und somit Industrie-4.0-ready. Bei der Akkumulations-Methode wird das Prüfteil in eine einfache Akkumulationskammer gebracht, die weit weniger strenge Dichtheitsanforderungen erfüllen muss als eine Vakuumkammer. Das Innere des Prüfteils wird dann unter Druck entweder mit Formiergas oder Helium beaufschlagt, sodass das Prüfgas aus etwaigen Leckstellen austritt. Ventilatoren dienen dazu, das Prüfgas gleichmäßig in der Akkumulationskammer zu verteilen. Abhängig davon, wie viel von dem Gas sich in einem definierten Zeitintervall im gegebenen Volumen der Prüfkammer ansammelt, errechnet sich die Leckrate. Diese Methode empfiehlt sich nicht zuletzt für kleine und mittelgroße Prüfteile, die auf Flüssigkeitslecks getestet werden sollen und z.B. öl- oder wasserdicht sein müssen.

Inficon GmbH, LDS3000 AQ.
28.04.2017

Auf der Hannover Messe stellte Pfeiffer Vacuum mit dem ASI 35 einen Lecksucher vor, der sich für Maschinenbauer, Integratoren und Endanwender eignet. Er ist für anspruchsvolle Prüfaufgaben mit kleinsten Untergrundsignalen konzipiert und ermöglicht kurze Gesamtdurchlaufzeiten. Die robusten Iridium-Filamente sorgen für lange Lebensdauer. Der modulare Aufbau erlaubt Integration auch unter beengten Platzverhältnissen.

Der Lecksucher ASI 35 wurde für Universalspannung ausgerüstet, sodass er sich ohne besondere Konfigurierung weltweit einsetzen lässt. Zudem ist das Gerät für Betriebsbedingungen mit Umgebungstemperaturen von bis zu 45 °C ausgelegt. Die einfache Integration wird durch ein breites Spektrum an Schnittstellen ergänzt, über die Datenerfassung und vollständige externe Systembedienung möglich sind. Bei kundenspezifischer E/A-Konfiguration kann das Gerät in der Grundausstattung auch ohne PC oder SPS betrieben werden. Für hohe Konnektivität und einfache Bedienung der Produkte wurde die ASM Pocket App zur Steuerung des Lecksuchers entwickelt. Messwerte (Leckrate, Druck) des Lecksuchers werden als Ziffern und als Graph auf dem mobilen Endgerät angezeigt. Die App ermöglicht das Starten und Stoppen von Messzyklen, Autokalibrierung und Aktivierung der Zero-Funktion. Für die Plattformen iOS und Android kann die App kostenlos aus dem Apple Store beziehungsweise bei Google Play heruntergeladen werden. Die Verbindung mit dem Lecksucher erfolgt über Bluetooth (Android) oder über WLAN.

Pfeiffer Vacuum GmbH, ASI 35.
18.04.2017

Profildichtungen können aus Elastomeren wie EPDM, Silikon oder CR (Chloroprenkautschuk) und TPE (Thermoplastische Elastomere) hergestellt werden. Profile leisten viel und müssen daher auch in größter Werkstoffsorgfalt produziert werden. Auch der Einfluss auf andere Materialien im Verbau bedarf sorgfältiger Qualitätsvorausplanung. Kremer ging der Frage nach, wie für die unterschiedlichen elastischen Dichtungswerkstoffe sichergestellt werden kann, dass diese in Kombination mit transparenten Kunststoffen wie PMMA und PC keine Spannungsrisse verursachen.

Dichtungsprofile aus Silikon und EPDM sind sehr witterungs- und UV-beständig. Daher sind die Werkstoffe prädestiniert für den Einsatz im Fassadenbau. Gerade EPDM ist besonders robust gegen Umwelt- und Witterungseinflüsse. Wärme, Ozon, schwache Säuren schaden einem Profil aus EPDM nicht. Chloroprenkautschuk bietet gute mechanische und elastische Eigenschaften, hat aber seine Grenze bei sehr hohen Kältetemperaturen, also extremen Minusgraden, und in Kontakt mit Kraftstoff. Die Fensterbauindustrie verwendet immer häufiger den Werkstoff TPE. TPE lassen sich leicht verarbeiten, sind frei einfärbbar und weisen eine hohe Elastizität auf. Um eine Spannungsrissbildung bei PMMA (Plexiglas®) und PC (Polycarbonat) durch den Kontakt mit den Profildichtungen zu vermeiden, ist der Einfluss der Elastomermischungen in einem Kurzzeitstandversuch zu beurteilen. Kremer macht die Einflussnahme von unterschiedlichen Elastomermischungen in ihrer Wirkung auf PMMA deutlich.

Schritt 1: Auswahl der Elastomere, die prinzipiell als Grundlage für eine statische Profildichtung in Frage kommen. Bei der Auswahl spielen natürlich in hohem Maße auch technische Erfahrungswerte eine große Rolle.

Schritt 2: Die zu testenden Elastomere werden in Form von Materialprüfplattenzuschnitten oder Profilsektionen auf waagerecht eingespannte PMMA-Biegestäbe aufgebracht. Dabei ist zu beachten, dass die Elastomere die obere Seite der Biegestäbe vollflächig berühren. 

Schritt 3: Am anderen Ende der Biegestäbe (Hebelarm) wird ein definiertes Gewicht angehängt. Am Punkt der Einspannstelle herrscht eine Zugspannung von 30 MPa (Megapascal, 1 MPa = 10 bar), die mit wachsender Entfernung von der Einspannstelle annähernd linear abnimmt.

Schritt 4: Die Zugspannung und die Ingredienzien der elastomeren Mischungen wirken für eine Dauer von 24 h gleichermaßen auf die Probekörper ein. Die Temperatur beträgt dabei 50 °C.

Schritt 5: Nach 24 h werden die aus Elastomeren hergestellten Probekörper von den PMMA-Biegestäben entfernt. Danach erfolgt die Ermittlung der Entfernung des ersten sichtbaren Spannungsrisses von der Einspannstelle. Mithilfe der ermittelten Entfernung wird die dort wirkende Biegespannung errechnet und als Grenzspannung bezeichnet. Erfahrungswerte geben vor, welche Grenzspannung mindestens erreicht werden muss, um eine Rissbildung von PMMA oder PC in der Praxis zu vermeiden.  Für die Verwendung als Dichtungsmaterial im Kontakt mit PMMA oder PC sind Elastomere geeignet, die Grenzspannungen von > 15 MPa erreichen. Im vorgenannten Versuchsaufbau – es handelte sich um eine Prüfung für Profildichtungen im Gewächshausbau – führte der erreichte Grenzspannungswert des Werkstoffs von > 18 MPa klar zu der Aussage, als Dichtungsmaterial verwendet werden zu können.

 

Veränderungen in der Zusammensetzung der „Dichtungspartner“, also von dem Dichtmaterial und dem Material, auf das die Dichtung aufgebracht wird, führen zu einer Veränderung der Prüfergebnisse. Alterungsprozesse und Witterungseinflüsse sind Faktoren, die sich auf Dauer nicht ausschließen lassen und ebenfalls eine Veränderung herbeiführen. Umso wichtiger ist es, dass im Vorfeld der Werkstoff im Hinblick auf den Einsatzzweck und seine Wirkung auf andere Materialien genau geprüft wird.

Kremer GmbH, Profildichtungen.
13.03.2017

Eine Herausforderung bei der Entwicklung neuer Haftvermittler liegt darin, auf unterschiedlichen Kunststoffen eine hervorragende Haftung mit möglichst einem Produkt zu erzielen. TRAMACO bietet die Möglichkeit, Substrate mit dem beschichteten TRAPYLEN®/TRAPUR® zu vermessen, um so den optimalen Haftvermittler für den jeweiligen Prozess zu ermitteln.

Um diesen herauszufinden, wurde bisher i.d.R. der Primer auf den Kunststoff aufgetragen. Darauf wird ein Lack oder eine andere Beschichtung aufgebracht und der Aufbau gewöhnlich dem Gitterschnitt-Test unterzogen. Hierbei wird die Beschichtung mit einem Messer (Cutter) so angeritzt, dass der Schnitt bis zum Substrat herunterreicht. Der optimale Vorgang sollte dann zehn Quadrate (1 x 1 mm) ergeben. Mit einem Klebeband wird dann die Haftung überprüft. Dies ist zwar ein sehr schneller Test, sagt aber aus, ob die Haftung ausreichend ist oder nicht. Eine detaillierte Unterscheidung der jeweiligen Haftungsstärke gibt es aber nicht. Haftvermittler der TRAPYLEN®-/TRAPUR®-Reihe bestehen diesen Test i.d.R. Im Bereich der Folien-Applikation ist es möglich, die Haftungsstärke über Zug/Schälversuche zu bestimmen, bei Formteilen ist diese Überprüfungsmöglichkeit leider nur sehr bedingt möglich. Weiterhin schwanken die ermittelten Werte sehr, da, z.B. durch ein Verkanten, andere Zugkräfte auftreten. Zur Entwicklung neuer Produkte setzt man das Gerät LumiFrac ein, das die Haftungsprüfung deutlich vereinfacht und reproduzierbare Resultate liefert. Bei den Tests wird auf einem primerbeschichteten Kunststoff-Formteil oder auf einer Folie ein definierter Stempel verklebt. Diese Verklebung wird in eine Messzelle innerhalb einer Zentrifuge eingesetzt. Im Anschluss wird die Zentrifuge so lange betrieben, bis sich durch die entstehenden Fliehkräfte der Stempel vom Untergrund löst. Daraus resultiert die Haftungskraft, die in Newton angegeben wird. Es können bis zu acht Messungen gleichzeitig vorgenommen werden. Ein weiterer Vorteil: Der Vorgang dauert nur wenige Minuten.

28.02.2017

Bareiss bietet mit dem neuen Prüfsystem Barotation eine neue Generation für die automatische Härteprüfung an Elastomeren an. Die Probekörper werden einfach platziert und das System übernimmt den Rest – Vermessung, Positionierung, Härteprüfung, Datenübertragung.  Der Bedienereinfluss wird so auf ein Minimum reduziert. Außerdem entfällt mühsames Beladen, Ausrichten und Zentrieren.

Auf dem Drehteller können beliebige Probenformen platziert werden. Eine Markierung deutet an, an welchen Positionen eine platzierte Probe gemessen wird - der Drehteller positioniert die Probe automatisch unter der Härteprüfeinrichtung. Das System ermöglicht es, eine Vielzahl von O-Ringen automatisch zu prüfen und bietet weitere Vorteile. So können beliebige Probenformen wie O-Ringe, Platten etc. platziert werden. Es erlaubt ein einfaches Austauschen der Messeinrichtung IRHD-M, Shore A, Shore AM im selben Gerät. Eine präzise Härteprüfung wird durch vorherige Laservermessung des Prüflings erreicht (Auswahlmöglichkeit: höchster Punkt oder Mittelpunkt zur Härteprüfung). Des Weiteren steht eine Quadranteneinteilung für die Chargen- und Funktionseinteilung zur Verfügung und das System erlaubt die bequeme Bedienung und Protokollerstellung am PC. Es vereint die Funktion der verfügbaren Hilfsvorrichtungen für Laborprüfungen, wie z.B. die Zentriereinrichtung Barofix, mit der Anforderung eines automatischen Systems.

13.02.2017

Die Carbondio-Gas-Sensorlinie von Pewatron umfasst hochauflösende NDIR-Sensoren für die Kohlendioxiderkennung (CO2 ). Die Sensoren eignen sich für die Feststellung von CO2 -Konzentrationen im Bereich von 500 ppm bis zu 50%. Bei der Entwicklung lag der Fokus auf Signalstabilität und hoher Signalauflösung. Mit einem konstanten atmosphärischen CO2 -Level von beinahe 400 ppm bietet sowohl die 500-ppm-Sensorversion als auch die 1000-ppm-Version verschiedene Vorteile. Die Sensoren sind mit standardisierten Schnittstellen ausgestattet und lassen sich einfach in ein System integrieren.

Aufgrund der großen Menge an Kältemittel in einem CO2 -Kältesystem, des hohen Drucks sowie der Installationsorte der Systeme (im Normalfall kleine Kammern) ist ein CO2 -Monitoring wichtig. Dies nicht nur zur Reduktion potenziell hoher CO2 -Emissionen im Falle eines Lecks, sondern auch zur Gewährleistung der vorgeschriebenen maximalen Arbeitsplatzkonzentrationen (MAK-Werte) im Arbeitsbereich um das System herum. Auch für die Leckerkennung sind die Carbondio-ppm-Sensoren geeignet. Gasextraktion und -analyse empfehlen sich via Zwangsdurchströmung, da natürliche CO2 -Hintergrundkonzentrationen die Definition eines geeigneten Nullpunkts erschweren. Das Programm umfasst eine breite Palette an NDIR-CO2 -Sensoren sowie an CO2 -Sensoren, die auf Wärmeleitfähigkeit basieren. Im Bereich der NDIR-CO2 -Sensoren bietet Pewatron neben OEM-Lösungen auch einfach zu installierende, nutzerfreundliche Transmitter sowie diffusions- oder strömungsbasierte Sensoren. Zum Sortiment gehören zudem schnellreagierende und hochauflösende Sensortypen.

Pewatron AG, Carbondio-Gas-Sensorlinie.
25.01.2017

Die Auswirkungen von Kohlenstoffdioxid auf elastomere Dichtungen und andere Materialien im Kältekreis sind für immer mehr Hersteller und Anwender von Klimatechnik ein Thema. Deshalb bietet das O-Ring Prüflabor Richter Einlagerungen in Kohlenstoffdioxid bei erhöhten Temperaturen an. Realisierbar sind Prüftemperaturen bis 180 °C und Drücke bis 200 bar.

Seit 2011 verbietet eine EU-Richtlinie den Einsatz von FKW mit einem GWP-Wert > 150 in Klimaanlagen aller in der EU neu zugelassenen Fahrzeugtypen. Im Oktober 2016 einigten sich 200 Staaten, den Gebrauch von FKW mit hohem GWP zurückzufahren. Die nächste Generation von Kältemitteln, wie dem R1234yf (HFOs), erfüllen diese Forderung. Sie haben zwar kein Ozonabbaupotenzial mehr und einen geringen GWP-Wert, jedoch sind sie sicherheitstechnisch, vor allem im Automobilbereich aufgrund ihrer Brennbarkeit und der möglichen Entstehung von hochgiftiger Flusssäure, immer umstrittener. Deswegen gibt es einen Trend hin zu CO2  (R744) als Kältemittel. Dies ist jedoch technisch sehr herausfordernd, da hohe Systemdrücke und spezielle Dichtelemente in den Kälteanlagen benötigt werden. Der Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Dichtungen kommt hier eine besondere Bedeutung zu. Seit Jahren werden im O-Ring Prüflabor Richter CO2 -Einlagerungen bei Raumtemperatur und Drücken > 50 bar durchgeführt. Jetzt stehen fünf Hochdruckautoklaven für verschiedenste Elastomerprüfungen in CO2  zur Verfügung. Einer der Autoklaven ist mit einem Druck- und Temperaturfühler ausgestattet, sodass mit ihm als Referenz in bestimmten Fällen der Prüfablauf zusätzlich abgesichert werden kann.

O-Ring Prüflabor Richter, Einlagerungen in Kohlenstoffdioxid.
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